采煤机齿轨铸件铸造优化：倾斜浇注工艺研究

"这篇科研论文探讨了采煤机齿轨铸件在制造过程中常见的断裂和销孔破坏问题，以及如何通过模拟和工艺创新来提升其力学性能。文章以五节距齿轨为研究实例，利用ProCAST软件进行铸造过程的数值模拟，分析了凝固过程和孤立液相区，预测了可能的缩松缩孔缺陷位置。通过应用TRIZ理论，作者对缺陷产生的原因进行了因果分析，并基于物-场模型提出了倾斜浇注的工艺优化方案。该方案包括两种形式：倾斜模样造型但砂箱与直浇道不倾斜，以及型腔、砂箱与直浇道同步倾斜。对这两种方案的模拟结果显示，虽然都能改善缩松缩孔问题，但各自存在不足，如方案一影响开模和增加砂箱高度，方案二可能导致夹砂问题。最后，结合两方案的优点，论文提出了一种综合方案：模样水平放置造型，但在浇注时将型腔与砂箱同步倾斜，保持直浇道竖直。经过再次模拟，此优化方案能确保齿轨铸件在凝固过程中形成递增的温度梯度，促进顺序凝固，显著降低了缩松缩孔缺陷，将体积比例从2.2%降至0.052%。" 这篇研究的主要知识点包括： 1. **采煤机齿轨铸件**：是采煤机械设备的关键部件，其性能直接影响到采煤作业的效率和安全性。 2. **铸造过程模拟**：使用ProCAST软件进行数值模拟，有助于预测和分析铸件在凝固过程中的缺陷，如缩松和缩孔，为改进工艺提供依据。 3. **TRIZ理论**：是一种创新问题解决理论，用于分析问题的根本原因，本文用其来解析齿轨铸件缺陷的成因。 4. **物-场模型**：TRIZ理论的一部分，用于构建和分析问题情境，提出创新解决方案。在此，它帮助设计出倾斜浇注的工艺优化方案。 5. **倾斜浇注工艺**：为解决铸件缺陷，提出了两种倾斜浇注方式，分别评估其优缺点，并最终结合二者优点形成新的优化方案。 6. **工艺优化**：通过改变模样造型和浇注方式，实现了减少缩松缩孔缺陷，提高了铸件的组织致密性和力学性能。 7. **数值模拟验证**：使用ProCAST软件对不同工艺方案进行模拟仿真，以验证其效果，最终确认优化方案的可行性。 8. **铸造缺陷的改善**：优化方案使得缩松缩孔体积显著下降，提高了铸件的质量，保障了采煤机的正常运行。 通过这些知识点的应用，研究不仅解决了采煤机齿轨铸件的实际问题，也为同类铸件的制造提供了参考，具有重要的实践意义和理论价值。